Τετάρτη, 21 Μαΐου 2014

J43VHF aprs module

                                                Γράφει ο Χρήστος SV1NJX

Οταν με τον Γιάννη SV1BJY αποφασίσαμε να υλοποιήσουμε την ιδέα που έριξα για πτήση μετεωρολογικού μπαλονιού με ραδιοερασιτεχνικό εξοπλισμό (ΗΑΒ) , το πρώτο πράγμα που με απασχόλησε ήταν το πώς θα ελέγξουμε μιά πτήση που με οπτικά μέσα ήταν αδύνατον να παρακολουθήσουμε. Ψάχνοντας το ιντερνετ, είδα ότι η συντριπτική πλειοψηφία των balloonists χρησιμοποιούσε 3g-gprs, συστήματα δορυφορικού εντοπισμού, αλλά κυρίως APRS στις περιπτώσεις που εμπλέκονταν ραδιοερασιτέχνες.
      Αποφασίστηκε λοιπόν ότι το APRS είναι το πρωτόκολλο που μας πάει γάντι με δεδομένη την ανάπτυξη ψηφιακών αναμεταδοτών (digi) στην επικράτεια. Το ψάξιμο συνεχίστηκε και κατέληξα στη δοκιμασμένη λύση του TRACKUINO, ενός shield που φοριέται σε πλατφόρμα arduino και περιλαμβάνει δέκτη GPS, κύκλωμα μέτρησης τάσης , κύκλωμα μέτρησης θερμοκρασίας και φυσικά FM module για εκπομπή στους 144.800Μhz που είναι η συχνότητα του aprs στην περιοχή IARU1.
      Η υλοποίηση του trackuino είναι σχετικά απλή. Ενας δέκτης gps περνάει σειριακά τα δεδομένα στην RX πόρτα του arduino. Ακόμη δύο αναλογικές πόρτες του arduino διαβάζουν τις εξόδους από δύο ολοκληρωμένα LM60 (ανιχνευτής θερμοκρασίας -50 εως +50 βαθμούς). Υπάρχει και ένας διαιρέτης τάσης υλοποιημένος με 2 αντιστάσεις που σε μια ακόμη αναλογική πόρτα δίνει ένδειξη της τάσης της μπαταρίας. Τέλος οι ψηφιακές έξοδοι 4 και 5 στέλνουν το aprs data stream στο module ΗΧ1 της Radiomextrix που είναι ένας πομπός FM 144.8 Mhz 300mW.
  Στο arduino έχει φορτωθεί το κατάλληλο πρόγραμμα που παράγει σήμα FSK για να διαμορφώσει το RF module. Το πρώτο πρόβλημα που προκύπτει σε τέτοιο σχεδιασμό, είναι το GPS module. Ο αρχικός σχεδιασμός του trackuino χρησιμοποιεί το VENUS της SparkFun, ένα ακριβό αλλά και παλιό μοντέλο. Σε ένα τέτοιο tracker, η χρήση ενός οποιουδήποτε gps είναι λάθος. Σχεδόν όλα τα εμπορικά gps και ανεξάρτητα modules δουλεύουν μέχρι τα 18 χιλιόμετρα ύψος καθώς υπάρχει εμπορική απαγόρευση για το φόβο νέων ...Μπιν Λάντεν.
uBlox 6M
     
Χρειαζόταν λοιπόν πάλι ψάξιμο για ένα gps που θα δούλευε πάνω από τα 18 χιλιόμετρα αφού ο στόχος που θέσαμε εξ αρχής για το J43VHF ήταν να σπάσουμε το φράγμα των 30 Km. Η λύση είναι μονόδρομος και έρχεται από τη uBlox. Αυτή τη στιγμή βρίσκει κανείς module με το uBlox 6M chip σε πολύ καλές τιμές. Πολύ γρήγορος και ευαίσθητος δέκτης (αποδείχτηκε εκ των υστέρων) που έδεσε αμέσως με το arduino. Σημαντικό το πολύ μικρό μέγεθός του και φυσικά το βάρος του που μας ενδιέφερε άμεσα.
     Το uBlox module για να δουλέψει σε μεγάλο ύψος χρειάζεται προγραμματισμό. Γι αυτό το λόγο προμηθεύτηκα καλώδιο FTDI για να το συνδέσω σε PC και με τη βοήθεια του u-Center το προγραμμάτισα σε airborn mode. Η επόμενη αλλαγή σε σχέση με το αρχικό σχέδιο αφορούσε τους αισθητήρες θερμοκρασίας. Κατάργησα τον εσωτερικό γιατί δεν είχε νόημα (ποιός θα σβήσει τη φωτιά στα 30 Km).
      Στη συνέχεια έγιναν άπειρες δοκιμές με πολύ καλά αποτελέσματα. Σε κάποια στιγμή μετά από παρατηρήσεις του Γιάννη SV1BJY, αντιληφθήκαμε ότι το rf module δεν έβγαζε 300mw αλλά αρκετά λιγότερα. Ακολούθησε δραστική επέμβαση με flux από τον Γιάννη και το πρόβλημα λύθηκε. To aprs tracker ρυθμίστηκε σε WIDE2-1 path και σε εκπομπή ανα 20'' , χρόνο πολύ καλό ώστε να μην δημιουργεί πρόβλημα στο δίκτυο και να μας δίνει έγκαιρα στίγμα. Στον ΑΙΟΛΟ, η κεραία που χρησιμοποιήθηκε για το gps ήταν ένα κλασικό δίπολο με ατσαλόσυρμα (για να μη σπάει) πράγμα που αποδείχτηκε σωτήριο στην ανεύρεση του payload. To aprs ακούστηκε απευθείας μέχρι Βουλγαρία και Μάλτα.

Στην επόμενη συσκευή tracker σκοπεύω να προσθέσω module υγρασίας, πίεσης αέρα και να κάνω κάποιες βελτιώσεις στο software. Γιατί όχι και solar panel καθώς η κατανάλωση αποδείχτηκε εξαιρετικά χαμηλή.

7 σχόλια:

sv1gap είπε...

https://ukamsat.files.wordpress.com/2014/04/typical-434-mhz-solar-powered-payload-credit-leo-bodnar-m0xer.jpg
https://ukamsat.files.wordpress.com/2013/10/sp3osj-pico-balloon-payload.jpg

sv1gap είπε...

http://www.qualatex.com/downloads/HeliumChart.pdf

Ανώνυμος είπε...

Αυτό χρησιμοποιεί ukhas protocol + aprs protocol . Το μεν στα UHF το δε στα VHF. To B-52 βρίσκεται τώρα στην Τουρκία (aprs M0XER-2)

Sv1NJX είπε...

...de SV1NJX

Ανώνυμος είπε...

http://www.southgatearc.org/news/2014/may/j43vhf_high_altitude_balloon.htm#.U37pp0Eyl1Y

Ανώνυμος είπε...

περίσεψε καθόλου ήλιο;
http://www.tanea.gr/tanea360/article/5123930/o-morgkan-friman-eispneei-hlio-gia-na-allaksei-th-fwnh-toy/

SV1NJX είπε...

Τόπιαμε επιτόπου